淺析綜合通訊網路實驗平臺建設的探索與實踐
General 更新 2024年11月29日
論文關鍵詞：通訊網路 實驗平臺 綜合 建設
論文摘要：針對目前通訊技術的發展狀況及就業形勢，並結合我院實驗室現狀，提出了建設綜合通訊網路實驗平臺的必要性；給出了綜合通訊網路實驗平臺的拓撲結構；論述了SDH傳輸系統、程控交換系統及EPON光接入等系統的詳細配置情況。
隨著通訊技術的發展及資訊業務量的劇增,社會對通訊專業人才的需求不斷加大,從近幾年的就業情況來看,企業需要的是既有較好的理論基礎,又有較強的實踐能力,並且瞭解通訊行業技術的綜合應用型人才。因此,高校必須不斷完善通訊實驗室建設,改進實驗模式,才能適應市場對人才的需求。我院於2009年提出了建設綜合通訊網路實驗平臺的計劃,並獲得了中央地方共建專業特色實驗室專案的資助。
1實驗室現狀及建設綜合實驗平臺的必要性
2000年以來我院先後建設了計算機技術、電子技術、通訊原理、高頻電子、EDA等基礎實驗室及檢測與控制專業實驗室。2004年通訊專業開始招生,為滿足教學要求,籌建了通訊專業實驗室。由於當時學校經費緊張,制定了通訊專業實驗室的建設在現有基礎上分兩步走的計劃：第一步,建設以滿足教學需求的基本型專業實驗室,主要完成光纖、程控、通訊網、行動通訊等專業課程實驗。該實驗室建設方案以各種實驗箱及相關的儀器裝置組成,基本1人1箱,其特點是：技術成熟,投資少,維護方便。第二步,建設綜合通訊網路實驗室。第一步建設方案已於2006年完成。
2綜合通訊網路實驗平臺的建設思路與目標
隨著通訊行業的不斷髮展,電信領域正在向著移動化、寬頻化的方向不斷融合。因此,綜合通訊網路實驗平臺建設的基本思路是建設一個集傳輸、交換、寬頻接入及有線、無線通訊為一體的綜合現代通訊網路,是一個類似於電信系統的全真式網路。該系統能夠實現模擬網路執行,各個網路對接,並能夠完成每種裝置平臺的實訓與研究。通過該實驗系統,讓學生從軟體到硬體全方位感受現代通訊的真實環境,對所學專業有直觀的認識及深入的瞭解,提高專業素質,鍛鍊動手能力,把學生培養成符合社會需求的綜合型、應用型通訊技術人才。
3綜合通訊網路實驗平臺的建設方案與內容
建設方案既要技術先進,又要經濟合理,通過反覆多次的論證,提出了適應現有資金條件,適合當代通訊技術發展的綜合通訊實驗平臺。整個平臺由SDH傳輸網、程控交換網、移動無線接入網、EPON光接入網、網規、網優等系統構成。
3.1 網路拓撲結構網路拓撲結構如圖1所示。
圖1 綜合通訊網路實驗平臺拓撲圖
3.2 光傳輸系統
光傳輸系統是整個實驗網路的核心,溝通了各模組之間的通訊聯絡。系統採用SDH技術,由3臺STM-1裝置構成環形網路。SDH技術是目前通訊網路的主流技術,它以其突出的技術優勢為網路提供優質、高效、可靠的通訊業務,能夠滿足寬頻資料及視訊影象等多業務的傳輸需求,自愈功能強。掌握傳輸技術對通訊工程專業的學生來說,是非常重要的。
傳輸系統選用華為公司的Optix155/622HMetro1000型裝置,主要功能及配置如下：
***1***系統高階交叉能力為136×136VC4,低階交叉能力1638×1638VC12。
***2***單臺傳輸系統配置STM-1光介面2個,E1介面21個,FE介面數量為4個,支援155M至2.5G光速率的線上升級能力。
***3***具備多業務處理能力,提供多路E1，T1，E3和T3業務及各種音訊介面,資料介面功能。
***4***系統採用MSTP第三代技術,支援乙太網訊號的匯聚、二層交換和VLAN。
***5***傳輸系統配備了裝置級管理軟體,在提供完備的網元級管理功能的同時,提供了網路層管理功能,支援傳統業務的端到端管理。
***6***整個傳輸網路保護機制健全,交叉、時鐘、電源均採用1+1保護措施,具備強大的告警分析和故障自動診斷功能,提高了網路系統的安全性和可靠性。
3.3 程控交換系統
程控交換系統採用華為公司C&C08程控交換裝置,通過傳輸網路及其他配合裝置構建一個完全模擬實際應用的,具有局間交換、遠端接入功能的完整交換網路。主要配置為：
***1***系統交換能力為16K×16K,配置模擬電話使用者96路,數字中繼120DT***最大可擴充至50000線模擬使用者及10000線數字中繼***。
***2***提供中國1號信令、7號信令,滿足局間通訊的要求；提供語音業務及其他綜合接入業務,配置各種介面。
***3***提供裝置級網管軟體,可對硬體裝置進行設定、配置, 進行信令的觀測、跟蹤等。
3.4 TD-SCDMA行動通訊無線網路系統
TD-SCDMA技術是目前廣為使用的新技術,大幅提升了資料傳輸速率,實現了移動寬頻,能夠處理影象、音樂、視訊等多種媒體形式,提供網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種資訊服務。
系統由TD-SCDMA無線側***控制器單元***RNC***、無線側基帶處理及射頻單元***Node B***及無線網路操作維護中心***OMC-R***等主要裝置及相關係統軟體組成。
TD-SCDMA無線側***控制器單元***RNC***採用華為公司新一代***控制器DRNC820型裝置,該裝置整合度高、容量大、可靠性好,可以滿足未來高速分組業務發展,大大提升TD-SCDMA全系統的頻寬和容量。系統採用MAIO***Multiple Access To I n One***技術,統一ATM，TDM和IP交換體系,既支援對2G傳輸資源的前向相容,也支援向全網IP的演進。裝置採用模組化設計,支援單框解決方案與平滑升級；採用雙平面GE Star交換網,可提供最大120Gbps的交換容量；介面豐富,可提供多種組網方式。
TD-SCDMA無線側基帶處理及射頻單元採用業界技術領先的多形態統一模組設計,具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點,最大可支援36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。
操作維護系統主要完成軟體管理、故障管理、效能管理、測試管理、傳輸管理等功能。
3.5 EPON光接入系統
EPON光接入系統採用華為公司MA5680T型裝置,具備多種豐富的功能特性,可提供大容量、高速率、高頻寬的語音、資料和視訊業務接入。裝置為GPON/EPON一體化裝置,滿足使用者擴容升級需要；系統能力滿足背板交換容量為275Gbps,業務交換容量雙向為68G；單框可支援ONU/ONT數為7168；支援3層特性,支援RIPV1/V2和OSPF路由協議；滿足多種FTTx組網應用,滿足***傳輸、IP專線互聯、批發等業務組網需求。
3.6 網規網優系統
無線網路測試系統選用鼎利公司的測試軟體,具備完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA網路測試功能。能夠提供多種測試方法。
3.7 專用e-bridge實驗軟體
由於本次實驗平臺選用的硬體裝置均為商用裝置,所以要考慮整個網路系統如何適合於學生進行實驗,一般來說,實際商用裝置的管理終端數只有一個,這樣對於有40名學生的班級來說,需要分40組,顯然不現實。訊方公司研發的專用e-bridge實驗軟體,解決了多人操作的問題,滿足每個系統平臺可以40名學生進行實驗操作,把商用裝置轉化為適合高校教學的實驗裝置。
專用e-bridge實驗軟體具備實驗過程控制功能,實驗教師可靈活分配實驗專案和實驗時間,可以調整每組學生的實驗時間,軟體能同時滿足多人多次上機實驗的要求。
綜合實驗平臺系統組成除配置以上裝置、軟體外,還考慮設定了通訊電源裝置、光纖配線架、數字配線架、音訊配線架等其他配合裝置。
4實驗專案內容
整個實驗系統通過通訊網管軟體,可滿足40個學生終端進行實驗操作,可開展的主要實驗專案內容如下：
***1***SDH光傳輸系統：①傳輸裝置配置實驗：通過傳輸網管軟體對裝置進行操作載入及維護；硬體資料配置、分配功能模組資源等；②組網實驗：可進行SDH鏈型網、環型網組網配置；③通道保護實驗：通過對傳輸光口、邏輯系統、保護制式的設定,實現通道保護和複用段保護機制的實驗；④網管操作實驗；⑤開銷分析實驗：⑥傳輸複用解複用位元組分析實驗等。
***2***程控交換系統：①交換機硬體配置實驗：通過交換機網管軟體對裝置進行操作載入及維護；分配各個功能模組資源；②使用者實驗：配置、分析使用者及號碼；本局使用者新業務設定及註冊等；③電話呼叫處理實驗：觀察呼叫處理過程、訊號流程；④局間中繼信令系統實驗：包括NO1和NO7中繼除錯,局向設定、路由選擇,觀察計發器信令流程及出局呼叫過程；⑤計費系統實驗；⑥全域性綜合業務實驗等。
***3***RNC系統實驗：①資料配置實驗：對RNC裝置狀態、網路結構、後臺資料庫進行配置；②鏈路、通道資訊配置；③小區引數配置、優化、引數測試實驗；④RNA網路結構實驗；⑤手機註冊、呼叫、切換流程分析等實驗。
***4***網優、路測實驗內容：①手機終端的測試：包括呼叫、資料業務、手機強制測試等；②室內、樓宇、樓層測試、資料分析；小區覆蓋測試分析；③鄰區優化測試,2G/3G系統間鄰區優化分析；④網優綜合測試實驗等。
***5***其他操作實驗：線纜布放、光纖接續、光纜終端盒接續等實驗。
5綜合通訊網路實驗平臺的特色
***1***技術新,功能強,適用面寬。該實驗平臺模擬現代通訊網路系統,集傳輸、交換、行動通訊於一體,可進行通訊工程課程實驗、畢業設計、專業實習等綜合實訓內容。
***2***內容廣泛、系統性強。以往的實驗內容基本以驗證為主,綜合通訊網路實驗平臺的建成,提供了豐富、寬泛的實驗內容,可開展大量的綜合型、設計型、研究型實驗,為師生提供了全程全網的實驗環境。
***3***系統配置高、操作性好。整個平臺硬體裝置技術先進,軟體管理功能全面,可為學生提供良好的實驗操作條件。
綜合通訊網路實驗平臺的建設,從方案確定到裝置選型、系統配置,思路明確、定位準確,建立了完善的實驗系統,提升了實驗內容的綜合程度,促進了理論與實踐的結合,必將為提高學生的創新思維、綜合能力,提高實踐教學質量起到重要的作用。
參考文獻
[1] 黃熙岱.高校通訊工程專業實踐教學體系構建的研究[J].中國現代教育裝備,2010,17：140～141
[2] 丁永紅,尤文斌.高校專業實驗室建設與實驗教學改革探討[J].中國教育技術裝備,2010,30：93～94
[3] 張立民,隋燕,李維祥.電子資訊類綜合性系統實驗的教學改革與探索[J].實驗技術與管理,2007,24***10***：118～120
[4] 董介春,張體強,於瑞濤.基於大工程觀的通訊專業實驗教學改革[J].實驗技術與管理,2010,27***1***：113～116
[5] 徐格寧.構建地方高校實驗教學大平臺的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2010,29***5***：1～3
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論文摘要：針對目前通訊技術的發展狀況及就業形勢，並結合我院實驗室現狀，提出了建設綜合通訊網路實驗平臺的必要性；給出了綜合通訊網路實驗平臺的拓撲結構；論述了SDH傳輸系統、程控交換系統及EPON光接入等系統的詳細配置情況。
隨著通訊技術的發展及資訊業務量的劇增,社會對通訊專業人才的需求不斷加大,從近幾年的就業情況來看,企業需要的是既有較好的理論基礎,又有較強的實踐能力,並且瞭解通訊行業技術的綜合應用型人才。因此,高校必須不斷完善通訊實驗室建設,改進實驗模式,才能適應市場對人才的需求。我院於2009年提出了建設綜合通訊網路實驗平臺的計劃,並獲得了中央地方共建專業特色實驗室專案的資助。
1實驗室現狀及建設綜合實驗平臺的必要性
2000年以來我院先後建設了計算機技術、電子技術、通訊原理、高頻電子、EDA等基礎實驗室及檢測與控制專業實驗室。2004年通訊專業開始招生,為滿足教學要求,籌建了通訊專業實驗室。由於當時學校經費緊張,制定了通訊專業實驗室的建設在現有基礎上分兩步走的計劃：第一步,建設以滿足教學需求的基本型專業實驗室,主要完成光纖、程控、通訊網、行動通訊等專業課程實驗。該實驗室建設方案以各種實驗箱及相關的儀器裝置組成,基本1人1箱,其特點是：技術成熟,投資少,維護方便。第二步,建設綜合通訊網路實驗室。第一步建設方案已於2006年完成。
2綜合通訊網路實驗平臺的建設思路與目標
隨著通訊行業的不斷髮展,電信領域正在向著移動化、寬頻化的方向不斷融合。因此,綜合通訊網路實驗平臺建設的基本思路是建設一個集傳輸、交換、寬頻接入及有線、無線通訊為一體的綜合現代通訊網路,是一個類似於電信系統的全真式網路。該系統能夠實現模擬網路執行,各個網路對接,並能夠完成每種裝置平臺的實訓與研究。通過該實驗系統,讓學生從軟體到硬體全方位感受現代通訊的真實環境,對所學專業有直觀的認識及深入的瞭解,提高專業素質,鍛鍊動手能力,把學生培養成符合社會需求的綜合型、應用型通訊技術人才。
3綜合通訊網路實驗平臺的建設方案與內容
建設方案既要技術先進,又要經濟合理,通過反覆多次的論證,提出了適應現有資金條件,適合當代通訊技術發展的綜合通訊實驗平臺。整個平臺由SDH傳輸網、程控交換網、移動無線接入網、EPON光接入網、網規、網優等系統構成。
3.1 網路拓撲結構網路拓撲結構如圖1所示。
圖1 綜合通訊網路實驗平臺拓撲圖
3.2 光傳輸系統
光傳輸系統是整個實驗網路的核心,溝通了各模組之間的通訊聯絡。系統採用SDH技術,由3臺STM-1裝置構成環形網路。SDH技術是目前通訊網路的主流技術,它以其突出的技術優勢為網路提供優質、高效、可靠的通訊業務,能夠滿足寬頻資料及視訊影象等多業務的傳輸需求,自愈功能強。掌握傳輸技術對通訊工程專業的學生來說,是非常重要的。
傳輸系統選用華為公司的Optix155/622HMetro1000型裝置,主要功能及配置如下：
***1***系統高階交叉能力為136×136VC4,低階交叉能力1638×1638VC12。
***2***單臺傳輸系統配置STM-1光介面2個,E1介面21個,FE介面數量為4個,支援155M至2.5G光速率的線上升級能力。
***3***具備多業務處理能力,提供多路E1，T1，E3和T3業務及各種音訊介面,資料介面功能。
***4***系統採用MSTP第三代技術,支援乙太網訊號的匯聚、二層交換和VLAN。
***5***傳輸系統配備了裝置級管理軟體,在提供完備的網元級管理功能的同時,提供了網路層管理功能,支援傳統業務的端到端管理。
***6***整個傳輸網路保護機制健全,交叉、時鐘、電源均採用1+1保護措施,具備強大的告警分析和故障自動診斷功能,提高了網路系統的安全性和可靠性。
3.3 程控交換系統
程控交換系統採用華為公司C&C08程控交換裝置,通過傳輸網路及其他配合裝置構建一個完全模擬實際應用的,具有局間交換、遠端接入功能的完整交換網路。主要配置為：
***1***系統交換能力為16K×16K,配置模擬電話使用者96路,數字中繼120DT***最大可擴充至50000線模擬使用者及10000線數字中繼***。
***2***提供中國1號信令、7號信令,滿足局間通訊的要求；提供語音業務及其他綜合接入業務,配置各種介面。
***3***提供裝置級網管軟體,可對硬體裝置進行設定、配置, 進行信令的觀測、跟蹤等。
3.4 TD-SCDMA行動通訊無線網路系統
TD-SCDMA技術是目前廣為使用的新技術,大幅提升了資料傳輸速率,實現了移動寬頻,能夠處理影象、音樂、視訊等多種媒體形式,提供網頁瀏覽、電話會議、電子商務等多種資訊服務。
系統由TD-SCDMA無線側***控制器單元***RNC***、無線側基帶處理及射頻單元***Node B***及無線網路操作維護中心***OMC-R***等主要裝置及相關係統軟體組成。
TD-SCDMA無線側***控制器單元***RNC***採用華為公司新一代***控制器DRNC820型裝置,該裝置整合度高、容量大、可靠性好,可以滿足未來高速分組業務發展,大大提升TD-SCDMA全系統的頻寬和容量。系統採用MAIO***Multiple Access To I n One***技術,統一ATM，TDM和IP交換體系,既支援對2G傳輸資源的前向相容,也支援向全網IP的演進。裝置採用模組化設計,支援單框解決方案與平滑升級；採用雙平面GE Star交換網,可提供最大120Gbps的交換容量；介面豐富,可提供多種組網方式。
TD-SCDMA無線側基帶處理及射頻單元採用業界技術領先的多形態統一模組設計,具有體積小、容量大、功耗低、安裝靈活的特點,最大可支援36載扇的TD-SCDMA基帶處理能力。
操作維護系統主要完成軟體管理、故障管理、效能管理、測試管理、傳輸管理等功能。
3.5 EPON光接入系統
EPON光接入系統採用華為公司MA5680T型裝置,具備多種豐富的功能特性,可提供大容量、高速率、高頻寬的語音、資料和視訊業務接入。裝置為GPON/EPON一體化裝置,滿足使用者擴容升級需要；系統能力滿足背板交換容量為275Gbps,業務交換容量雙向為68G；單框可支援ONU/ONT數為7168；支援3層特性,支援RIPV1/V2和OSPF路由協議；滿足多種FTTx組網應用,滿足***傳輸、IP專線互聯、批發等業務組網需求。
3.6 網規網優系統
無線網路測試系統選用鼎利公司的測試軟體,具備完善的GSM/GPRS/TD-SCDMA/HSDPA網路測試功能。能夠提供多種測試方法。
3.7 專用e-bridge實驗軟體
由於本次實驗平臺選用的硬體裝置均為商用裝置,所以要考慮整個網路系統如何適合於學生進行實驗,一般來說,實際商用裝置的管理終端數只有一個,這樣對於有40名學生的班級來說,需要分40組,顯然不現實。訊方公司研發的專用e-bridge實驗軟體,解決了多人操作的問題,滿足每個系統平臺可以40名學生進行實驗操作,把商用裝置轉化為適合高校教學的實驗裝置。
專用e-bridge實驗軟體具備實驗過程控制功能,實驗教師可靈活分配實驗專案和實驗時間,可以調整每組學生的實驗時間,軟體能同時滿足多人多次上機實驗的要求。
綜合實驗平臺系統組成除配置以上裝置、軟體外,還考慮設定了通訊電源裝置、光纖配線架、數字配線架、音訊配線架等其他配合裝置。
4實驗專案內容
整個實驗系統通過通訊網管軟體,可滿足40個學生終端進行實驗操作,可開展的主要實驗專案內容如下：
***1***SDH光傳輸系統：①傳輸裝置配置實驗：通過傳輸網管軟體對裝置進行操作載入及維護；硬體資料配置、分配功能模組資源等；②組網實驗：可進行SDH鏈型網、環型網組網配置；③通道保護實驗：通過對傳輸光口、邏輯系統、保護制式的設定,實現通道保護和複用段保護機制的實驗；④網管操作實驗；⑤開銷分析實驗：⑥傳輸複用解複用位元組分析實驗等。
***2***程控交換系統：①交換機硬體配置實驗：通過交換機網管軟體對裝置進行操作載入及維護；分配各個功能模組資源；②使用者實驗：配置、分析使用者及號碼；本局使用者新業務設定及註冊等；③電話呼叫處理實驗：觀察呼叫處理過程、訊號流程；④局間中繼信令系統實驗：包括NO1和NO7中繼除錯,局向設定、路由選擇,觀察計發器信令流程及出局呼叫過程；⑤計費系統實驗；⑥全域性綜合業務實驗等。
***3***RNC系統實驗：①資料配置實驗：對RNC裝置狀態、網路結構、後臺資料庫進行配置；②鏈路、通道資訊配置；③小區引數配置、優化、引數測試實驗；④RNA網路結構實驗；⑤手機註冊、呼叫、切換流程分析等實驗。
***4***網優、路測實驗內容：①手機終端的測試：包括呼叫、資料業務、手機強制測試等；②室內、樓宇、樓層測試、資料分析；小區覆蓋測試分析；③鄰區優化測試,2G/3G系統間鄰區優化分析；④網優綜合測試實驗等。
***5***其他操作實驗：線纜布放、光纖接續、光纜終端盒接續等實驗。
5綜合通訊網路實驗平臺的特色
***1***技術新,功能強,適用面寬。該實驗平臺模擬現代通訊網路系統,集傳輸、交換、行動通訊於一體,可進行通訊工程課程實驗、畢業設計、專業實習等綜合實訓內容。
***2***內容廣泛、系統性強。以往的實驗內容基本以驗證為主,綜合通訊網路實驗平臺的建成,提供了豐富、寬泛的實驗內容,可開展大量的綜合型、設計型、研究型實驗,為師生提供了全程全網的實驗環境。
***3***系統配置高、操作性好。整個平臺硬體裝置技術先進,軟體管理功能全面,可為學生提供良好的實驗操作條件。
綜合通訊網路實驗平臺的建設,從方案確定到裝置選型、系統配置,思路明確、定位準確,建立了完善的實驗系統,提升了實驗內容的綜合程度,促進了理論與實踐的結合,必將為提高學生的創新思維、綜合能力,提高實踐教學質量起到重要的作用。
參考文獻
[1] 黃熙岱.高校通訊工程專業實踐教學體系構建的研究[J].中國現代教育裝備,2010,17：140～141
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[4] 董介春,張體強,於瑞濤.基於大工程觀的通訊專業實驗教學改革[J].實驗技術與管理,2010,27***1***：113～116
[5] 徐格寧.構建地方高校實驗教學大平臺的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2010,29***5***：1～3
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